艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

滕克難,謝孔樹,彭　菲

(海軍航空工程學(xué)院,山東煙臺(tái)　264001)

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艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

滕克難,謝孔樹,彭菲

(海軍航空工程學(xué)院,山東煙臺(tái)264001)

摘要:以網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)裝備發(fā)展需求為牽引,基于DoDAF(Department of Defense Architecture Framework) 1.5體系結(jié)構(gòu)框架,利用體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件SA(System Architect),對(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)裝備體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步探索性和概念性設(shè)計(jì),提出了體系結(jié)構(gòu)框架裁減、作戰(zhàn)視圖設(shè)計(jì)、系統(tǒng)視圖設(shè)計(jì)和體系結(jié)構(gòu)評(píng)估等方法,對(duì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝備體系互連、互通、互操作,以及避免重復(fù)建設(shè)具有重要指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn);艦空導(dǎo)彈;協(xié)同反導(dǎo);體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備體系中,作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)多、系統(tǒng)功能強(qiáng)、節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)緊等特點(diǎn),致使裝備體系的論證描述越來越困難。同時(shí),如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)互通?如何具備聯(lián)合作戰(zhàn)中裝備互操作性?以及避免實(shí)施過程中的重復(fù)建設(shè)等頂層設(shè)計(jì)問題越來越突出,而體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法就是解決上述問題的頂層設(shè)計(jì)方法。

1DoDAF體系結(jié)構(gòu)框架

早期,人們對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的作用和地位理解認(rèn)識(shí)不清,采用的方法不規(guī)范、工具手段不科學(xué),導(dǎo)致復(fù)雜系統(tǒng)體系頂層設(shè)計(jì)的結(jié)論模糊、粗糙和片面。20世紀(jì)90年代初,人們開始關(guān)注并系統(tǒng)研究復(fù)雜系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的相關(guān)問題,包括體系結(jié)構(gòu)框架、體系結(jié)構(gòu)描述語言、體系結(jié)構(gòu)開發(fā)方法和模型、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工具和開發(fā)環(huán)境,以及技術(shù)參考模型等。目前,美國(guó)、英國(guó)、挪威、澳大利亞和北約等國(guó)家或組織軍方發(fā)布了多個(gè)體系結(jié)構(gòu)框架標(biāo)準(zhǔn),其中以美國(guó)國(guó)防部發(fā)布的體系結(jié)構(gòu)框架DoDAF[1]最為成熟,應(yīng)用最為廣泛。

DoDAF基于一個(gè)“域”,即指揮、控制、通訊、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、偵查和監(jiān)視(C4ISR)系統(tǒng)這個(gè)直接支持聯(lián)合作戰(zhàn)行動(dòng)的信息系統(tǒng),提出了全視圖(AV:All View)、作戰(zhàn)視圖(OV:Operational View)、系統(tǒng)和服務(wù)視圖(SV:System and Services View)和技術(shù)視圖(TV:Technical Standards View)等四種相關(guān)視圖,以及26個(gè)描述體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品,成為設(shè)計(jì)和開發(fā)基于C4ISR信息系統(tǒng)、具有一體化和互操作特點(diǎn)的復(fù)雜武器裝備體系結(jié)構(gòu)的科學(xué)方法和應(yīng)用技術(shù)[1-3]。

網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)裝備體系,是一個(gè)典型的C4ISR信息系統(tǒng),并由多個(gè)艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜裝備體系[4-5]。因此,基于體系結(jié)構(gòu)框架DoDAF 1.5,利用體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件SA(System Architect),對(duì)該裝備體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步探索性和概念性設(shè)計(jì),既是驗(yàn)證超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)裝備是否滿足軍事需求的必要步驟,也是實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝備體系互連、互通、互操作,以及避免重復(fù)建設(shè)的基本保證。

2體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品選擇

基于DoDAF 1.5進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一個(gè)重要的原則是“適用”原則[2]。因此,不必將4個(gè)視圖的26個(gè)工作產(chǎn)品都用于體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),而是根據(jù)需要和關(guān)注點(diǎn),選擇相關(guān)的工作產(chǎn)品,以更好地表達(dá)應(yīng)用需求和設(shè)計(jì)者的意圖。由于本文主要針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)的基本作戰(zhàn)過程和相應(yīng)的基本作戰(zhàn)裝備體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步探索性和概念性設(shè)計(jì),并不進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)，因此,主要通過作戰(zhàn)視圖(OV)和系統(tǒng)視圖(SV)的部分體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品來描述網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)的作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)需求和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)需求,而全視圖(AV)和技術(shù)視圖(TV)的相關(guān)產(chǎn)品則暫不采用。

在作戰(zhàn)視圖方面,關(guān)注點(diǎn)主要包括作戰(zhàn)概念、基本作戰(zhàn)要素、作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成及其需求關(guān)系、作戰(zhàn)活動(dòng)過程、特定制導(dǎo)過程、作戰(zhàn)交互信息等。因此,選擇的工作產(chǎn)品為OV-1、OV-2、OV-3、OV-5、OV-6a、OV-6c、OV-7。

在系統(tǒng)視圖方面,關(guān)注點(diǎn)主要包括系統(tǒng)功能、作戰(zhàn)活動(dòng)與系統(tǒng)功能的映射、系統(tǒng)功能流程、系統(tǒng)基本組成、系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息要素等。因此,主要選擇工作產(chǎn)品SV-1、SV-2、SV-4、SV-5、SV-6、SV-10a、SV-10c、SV-11等。

如圖1所示,利用上述體系結(jié)構(gòu)框架工作產(chǎn)品進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備體系設(shè)計(jì)時(shí),可分為“作戰(zhàn)視圖設(shè)計(jì)”和“系統(tǒng)視圖設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段[2]。作戰(zhàn)視圖設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)輸入,是作戰(zhàn)視圖產(chǎn)品OV-1;系統(tǒng)視圖設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)輸入,是作戰(zhàn)視圖產(chǎn)品OV-2、OV-5和OV-7。在每個(gè)設(shè)計(jì)階段中,各個(gè)產(chǎn)品工具的相互關(guān)系和設(shè)計(jì)步驟,都是嚴(yán)格按照DoD AF 1.5的規(guī)定進(jìn)行。

圖1　基于DoD AF 1.5體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品選擇及其依賴關(guān)系

3體系結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方法

基于DoDAF 1.5體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思想,網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為下列四個(gè)步驟。第一步是裝備體系需求分析,從戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和作戰(zhàn)任務(wù)需求分析入手,論證提出網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)過程,以及信息保障需求等,由此形成的超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備體系作戰(zhàn)概念視圖OV-1[6-7],如圖2所示。第二步是裝備體系結(jié)構(gòu)作戰(zhàn)視圖分析與設(shè)計(jì),基于DoDAF 1.5體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思想,從高級(jí)作戰(zhàn)概念視圖(OV-1)出發(fā),采用作戰(zhàn)視圖其他工作產(chǎn)品,從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)方面對(duì)超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)裝備體系所要達(dá)到的作戰(zhàn)能力進(jìn)行初步探索性和概念性設(shè)計(jì)。靜態(tài)設(shè)計(jì)主要指協(xié)同反導(dǎo)裝備體系的作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)、作戰(zhàn)活動(dòng)及其相互之間的邏輯關(guān)系。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)主要指基于面向?qū)ο蠓椒?對(duì)特定想定或重要的作戰(zhàn)事件序列進(jìn)行動(dòng)態(tài)性建模,特別是某些特定活動(dòng)的規(guī)則,以及在時(shí)間順序上要求較為嚴(yán)格的特定事件。第三步是裝備體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)視圖分析與設(shè)計(jì),以作戰(zhàn)視圖的相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容為依據(jù),完成作戰(zhàn)活動(dòng)與系統(tǒng)功能的相互映射,分析并構(gòu)建協(xié)同反導(dǎo)裝備體系的基本結(jié)構(gòu)和需求。第四步是體系結(jié)構(gòu)初步驗(yàn)證,主要對(duì)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息的完整性和功能的完整性驗(yàn)證進(jìn)行初步驗(yàn)證,并通過具體應(yīng)用案例驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)是否滿足特定作戰(zhàn)需求。

圖2　超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備體系結(jié)構(gòu)框架作戰(zhàn)視圖(OV-1)

4作戰(zhàn)視圖分析與設(shè)計(jì)

4.1作戰(zhàn)視圖靜態(tài)設(shè)計(jì)

作戰(zhàn)視圖的靜態(tài)設(shè)計(jì)主要是基于結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)方法：一是對(duì)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)和作戰(zhàn)活動(dòng)進(jìn)行有效的邏輯分解;二是從信息的獲取、處理、應(yīng)用、指揮控制等方面,分析和提煉各作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)成、所完成的作戰(zhàn)活動(dòng)和節(jié)點(diǎn)間的信息交換要素等,從而建立作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)視圖(OV-2)和作戰(zhàn)活動(dòng)模型圖(OV-5),完成體系結(jié)構(gòu)作戰(zhàn)視圖的靜態(tài)設(shè)計(jì)。

根據(jù)作戰(zhàn)概念視圖(OV-1)建立圖3所示的作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)圖,圖中主要包含了三種信息:體系結(jié)構(gòu)中的9種作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn);各個(gè)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)上完成的作戰(zhàn)活動(dòng);作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)間的信息需求關(guān)系,即需求線(Need Lines)。

圖3中所示的9個(gè)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)基本涵蓋了網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)整個(gè)作戰(zhàn)過程涉及的所有作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)(包括物理節(jié)點(diǎn)和邏輯節(jié)點(diǎn))[8],而且每個(gè)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)是通過相應(yīng)的作戰(zhàn)活動(dòng)實(shí)現(xiàn)其作戰(zhàn)能力的。

圖3　超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)體系作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)圖(OV-2)

作為一個(gè)完整的協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)過程,作戰(zhàn)活動(dòng)之間是相互關(guān)聯(lián)的,而這種關(guān)聯(lián)通常是通過作戰(zhàn)活動(dòng)間的輸入輸出關(guān)系來體現(xiàn)的。為了體現(xiàn)作戰(zhàn)活動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,可采用作戰(zhàn)活動(dòng)模型圖(OV-5b)來描述作戰(zhàn)活動(dòng)的輸入輸出信息關(guān)系。在此,本文采用IDEF0建模方法,完成基本作戰(zhàn)活動(dòng)模型和不同復(fù)合制導(dǎo)方式下的作戰(zhàn)活動(dòng)模型設(shè)計(jì),闡明作戰(zhàn)活動(dòng)交互關(guān)系和邏輯關(guān)系。以慣性-指令-TVM制導(dǎo)模式[9]下作戰(zhàn)活動(dòng)間的輸入輸出關(guān)系為例,可構(gòu)建如圖4所示的作戰(zhàn)活動(dòng)模型圖,圖中所示的相關(guān)作戰(zhàn)活動(dòng)均來自于圖3所示的相關(guān)節(jié)點(diǎn)上的作戰(zhàn)活動(dòng)。

圖4　慣性-指令-TVM制導(dǎo)作戰(zhàn)活動(dòng)模型圖(OV-5b)

4.2作戰(zhàn)視圖動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)作戰(zhàn)視圖的動(dòng)態(tài)分析及設(shè)計(jì),就是描述艦空導(dǎo)彈制導(dǎo)體制和制導(dǎo)控制過程,明確制導(dǎo)體制在實(shí)現(xiàn)不同制導(dǎo)方式轉(zhuǎn)換時(shí)的工作時(shí)機(jī)和交互數(shù)據(jù)?；诿嫦?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)方法,針對(duì)協(xié)同反導(dǎo)指揮控制的相關(guān)原則規(guī)則,利用OV-6a視圖來描述指揮控制活動(dòng)間的行為規(guī)則約束關(guān)系;針對(duì)指令制導(dǎo)體制、TVM制導(dǎo)體制、主動(dòng)式自尋的制導(dǎo)體制和半主動(dòng)式自尋的制導(dǎo)體制等4種制導(dǎo)體制,采用UML序列圖描述方法,并以作戰(zhàn)事件跟蹤圖(OV-6c)來描述制導(dǎo)體制事件跟蹤過程。

圖5　協(xié)同反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)指揮控制活動(dòng)的內(nèi)部運(yùn)行規(guī)則(OV-6a)

在此,使用作戰(zhàn)規(guī)則模型(OV-06a)確立協(xié)同反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)指揮控制活動(dòng)的內(nèi)部運(yùn)行規(guī)則。如圖5所示。以TVM制導(dǎo)體制為例,它是將目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量裝置安裝在彈上,就是由彈上測(cè)量裝置精確測(cè)量“導(dǎo)彈—目標(biāo)”間的相對(duì)角偏差,形成的測(cè)量信號(hào)發(fā)送給艦面制導(dǎo)站雷達(dá),該雷達(dá)把接收到的信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理器實(shí)時(shí)處理和濾波,形成控制指令,再發(fā)送給導(dǎo)彈,控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。根據(jù)上述TVM制導(dǎo)體制工作原理,以作戰(zhàn)事件跟蹤圖(OV-6c)來描述TVM制導(dǎo)過程中事件發(fā)生的時(shí)序,如圖5所示。

圖6　TVM制導(dǎo)體制事件跟蹤圖(OV-6c)

5系統(tǒng)視圖(SV)分析與設(shè)計(jì)

5.1系統(tǒng)視圖靜態(tài)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)化超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備系統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)功能分解及功能流關(guān)系設(shè)計(jì)、系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)需求關(guān)系、系統(tǒng)組成等是內(nèi)容?；诮Y(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)思想,將網(wǎng)絡(luò)化超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備系統(tǒng)功能進(jìn)行層次化邏輯分解,并與上文描述的基本作戰(zhàn)活動(dòng)進(jìn)行相互映射,再對(duì)系統(tǒng)功能及其組合方式,以及系統(tǒng)工作流程的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

網(wǎng)絡(luò)化超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備系統(tǒng)功能分解的依據(jù)有兩個(gè):一是協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)活動(dòng)的分解情況；二是考慮到系統(tǒng)組成的需要。由此,網(wǎng)絡(luò)化超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備系統(tǒng)的基本功能可以分解為7個(gè)基本功能(如圖7所示),然后在這些基本功能之下,再詳細(xì)劃分各類子功能。

網(wǎng)絡(luò)化超視距協(xié)同反導(dǎo)基本作戰(zhàn)活動(dòng)與系統(tǒng)功能之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,一種功能可以完成一種或多種基本作戰(zhàn)活動(dòng),而一種基本活動(dòng)作戰(zhàn)也可以由一種或多種功能來實(shí)現(xiàn)。采用作戰(zhàn)活動(dòng)與系統(tǒng)功能映射表描述作戰(zhàn)活動(dòng)與系統(tǒng)間的映射關(guān)系,其中,作戰(zhàn)活動(dòng)來自作戰(zhàn)視圖中作戰(zhàn)活動(dòng)模型,如果二者有對(duì)應(yīng)關(guān)系,則用“X”來表示。

采用系統(tǒng)功能流圖(SV-4b)來描述系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)過程及相互關(guān)系。如圖6所示,描述了網(wǎng)絡(luò)化超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備體系的7個(gè)基本功能、內(nèi)部構(gòu)成及系統(tǒng)信息流。

同理,可以采用功能流圖來描述每個(gè)基本功能內(nèi)部子功能的構(gòu)成及子功能間的信息流。

此外,系統(tǒng)視圖的靜態(tài)設(shè)計(jì)還包括:1)運(yùn)用“系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)描述圖(SV-1)”劃分系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn);2)使用“系統(tǒng)-系統(tǒng)功能矩陣(SV-3)”描述了系統(tǒng)功能與系統(tǒng)中的單元與組件的“多對(duì)多”的關(guān)系;3)使用“系統(tǒng)通信描述工具(SV-2)”確定了各個(gè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間的通信方式、通信鏈路等信息;4)使用“系統(tǒng)交換矩陣(SV-6)”描述了系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換過程中“誰與誰交換數(shù)據(jù)”、“通過哪些系統(tǒng)功能交換數(shù)據(jù)”和“在何時(shí)交換數(shù)據(jù)”等。

圖7　協(xié)同反導(dǎo)裝備體系的7個(gè)基本功能流圖(SV-4)

5.2系統(tǒng)視圖動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

與作戰(zhàn)體系的動(dòng)態(tài)性描述類似,系統(tǒng)在特定想定或特定事件序列下也會(huì)體現(xiàn)出動(dòng)態(tài)性,如系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)則或特定應(yīng)用方式等都是動(dòng)態(tài)性的一種表現(xiàn),主要通過SV-10a和SV-10c來描述。

運(yùn)用“系統(tǒng)規(guī)則描述(SV-10a)”確立了系統(tǒng)的基本運(yùn)行規(guī)則,它通過一種結(jié)構(gòu)化的“偽代碼”語言說明了在協(xié)同反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的地位、工作模式和主要執(zhí)行的任務(wù),如圖7所示。該系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)則與作戰(zhàn)規(guī)則模型(OV-06a)描述的協(xié)同反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)指揮控制活動(dòng)的內(nèi)部運(yùn)行規(guī)則相一致。

圖8　系統(tǒng)基本運(yùn)行規(guī)則(SV-10a)

使用“系統(tǒng)事件追蹤描述(SV-10c)”對(duì)特定制導(dǎo)體制的規(guī)則下(如TVM制導(dǎo))的系統(tǒng)事件序列的追蹤,其描述方法是基于UML的序列圖擴(kuò)展而來的。它以系統(tǒng)生命線為順序的,而實(shí)際上所有的事件都是由系統(tǒng)元件或組件發(fā)出或接收并執(zhí)行,因此,該事件追蹤圖可進(jìn)一步指導(dǎo)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行規(guī)則和事件的產(chǎn)生與接收邏輯的設(shè)計(jì)。

6體系結(jié)構(gòu)初步驗(yàn)證

體系結(jié)構(gòu)的初步驗(yàn)證包括兩個(gè)方面:一是對(duì)體系結(jié)構(gòu)的完整性和一致性進(jìn)行檢查,具體方法可通過體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工具(SA)的自動(dòng)檢查機(jī)制來完成;二是應(yīng)用能力檢驗(yàn),通過超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)的具體作戰(zhàn)案例應(yīng)用,定性驗(yàn)證體系結(jié)構(gòu)是否滿足作戰(zhàn)需求,能否實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的作戰(zhàn)能力。

圖9　TVM制導(dǎo)系統(tǒng)事件跟蹤圖(SV-10c)

6.1體系結(jié)構(gòu)完整性和一致性驗(yàn)證

體系結(jié)構(gòu)完整性和一致性檢查的目的在于確保體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性。主要包括兩個(gè)方面檢查：一是數(shù)據(jù)信息的完整性和一致性;二是功能的完整性和一致性。據(jù)此,可判斷依據(jù)體系結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)能否滿足軍事人員的需求。另外,通過體系結(jié)構(gòu)完整性和一致性檢查,可以發(fā)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不足,從而提出針對(duì)性的修改方案。

體系結(jié)構(gòu)的完整性和一致性檢查,可通過體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工具(SA)的自動(dòng)檢查機(jī)制來完成,由于系統(tǒng)視圖的內(nèi)部信息交換也是按照上述作戰(zhàn)交換信息來設(shè)計(jì)的。因此,從圖8所示的檢查結(jié)果可見,所設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息都是完整、一致的。

圖10　需求線與交換信息一致性檢查報(bào)告

6.2體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用能力驗(yàn)證

體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用能力驗(yàn)證,是將所設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容應(yīng)用于具體的作戰(zhàn)想定和背景中,檢驗(yàn)該體系結(jié)構(gòu)是如何支持該作戰(zhàn)應(yīng)用模式,如何實(shí)現(xiàn)該作戰(zhàn)應(yīng)用所需要的作戰(zhàn)能力的。通常,主要通過所設(shè)計(jì)的作戰(zhàn)活動(dòng)、作戰(zhàn)活動(dòng)的動(dòng)態(tài)跟蹤、所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能以及系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)跟蹤等體系結(jié)構(gòu)內(nèi)容來檢驗(yàn)實(shí)際的作戰(zhàn)應(yīng)用情況。

本文以艦艇編隊(duì)超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)中的武器發(fā)射、制導(dǎo)和交戰(zhàn)為具體應(yīng)用模式,分析上述體系結(jié)構(gòu)是如何支持多艦艇編隊(duì)的協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)能力的。如圖11所示,在超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)中的武器發(fā)射、制導(dǎo)和交戰(zhàn)應(yīng)用過程主要包括三個(gè)方面,即遠(yuǎn)程發(fā)射、接力制導(dǎo)和遠(yuǎn)程交戰(zhàn)[10]?！斑h(yuǎn)程發(fā)射”代表了網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)程作戰(zhàn)資源的控制能力,依賴于合理的協(xié)同指揮控制策略和及時(shí)準(zhǔn)確的信息傳輸,艦空導(dǎo)彈的發(fā)射可以直接利用遠(yuǎn)程傳感器的數(shù)據(jù),由遠(yuǎn)程平臺(tái)上的指控系統(tǒng)來啟動(dòng),而無需本艦傳感器數(shù)據(jù)和指控系統(tǒng)控制?！敖恿χ茖?dǎo)”即按照最佳“協(xié)同制導(dǎo)通道”選擇和分配能力,以及基于網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈一體化接力制導(dǎo)計(jì)算能力,實(shí)現(xiàn)多個(gè)艦艇平臺(tái)對(duì)艦空導(dǎo)彈飛行交班控制和接力制導(dǎo)。“遠(yuǎn)程交戰(zhàn)”：一是與艦空導(dǎo)彈中、末制導(dǎo)交班精度密切相關(guān);二是與艦空導(dǎo)彈的制導(dǎo)體制密切相關(guān)。

圖11　超視距協(xié)同反導(dǎo)武器發(fā)射、制導(dǎo)與交戰(zhàn)過程示意圖

基于前面所設(shè)計(jì)的作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu),結(jié)合圖11所示的超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)模式,將上述作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用于該作戰(zhàn)模式中,構(gòu)成的作戰(zhàn)活動(dòng)模型圖如圖12所示。

從圖12中可見,來自于高速火控信息網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)程控制指令可控制協(xié)同作戰(zhàn)平臺(tái)遠(yuǎn)程發(fā)射導(dǎo)彈;制導(dǎo)交班指令則實(shí)現(xiàn)不同制導(dǎo)平臺(tái)(水面艦艇、預(yù)警機(jī)等)在不同階段利用多種制導(dǎo)體制對(duì)艦空導(dǎo)彈實(shí)施接力制導(dǎo)(圖中示意的是指令中制導(dǎo)體制、TVM中制導(dǎo)體制);通過半主動(dòng)或主動(dòng)末制導(dǎo)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交戰(zhàn)的目標(biāo)(圖中示意的是主動(dòng)末制導(dǎo)體制),從而多平臺(tái)超視距協(xié)同武器發(fā)射、制導(dǎo)與交戰(zhàn)的能力。實(shí)質(zhì)上,基于高速火控信息網(wǎng)絡(luò)的艦空導(dǎo)彈協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn),艦空導(dǎo)彈發(fā)射和制導(dǎo)控制可以實(shí)現(xiàn)由不同艦艇平臺(tái)、空中預(yù)警指揮平臺(tái)完成,這樣大大增加了反導(dǎo)作戰(zhàn)的靈活性和作戰(zhàn)空間。

通過對(duì)所設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用情況分析可知,該體系結(jié)構(gòu)能夠滿足艦艇編隊(duì)超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)的相關(guān)能力需求和具體作戰(zhàn)應(yīng)用需求,初步檢驗(yàn)了該體系結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用能力。

7結(jié)束語

圖12　網(wǎng)絡(luò)化超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)在艦艇編隊(duì)超視距協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)中的應(yīng)用驗(yàn)證

本文基于DoDAF 1.5體系結(jié)構(gòu)框架,利用System Architect體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)裝備體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。從動(dòng)態(tài)和靜態(tài)角度,對(duì)整個(gè)裝備體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)建模,為后續(xù)建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供信息與功能支持。通過對(duì)體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)完整性和應(yīng)用能力的初步驗(yàn)證,表明所設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)是合理可行的。后續(xù)將進(jìn)一步完善該體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和評(píng)估機(jī)制,為以后裝備體系的詳細(xì)設(shè)計(jì)和定性定量評(píng)估提供支持。參考文獻(xiàn):

[1]DoD Architecture Framework Working Group. DoD Architecture Framework Version 1.5[R]. Department of Defense,2007.

[2]羅雪山,羅愛民,張耀鴻. 軍事信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)[M]. 北京:國(guó)防工業(yè)出版社, 2010.

[3]何遠(yuǎn)明, 曲愛華. 軍事信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)框架[M].北京:海潮出版社, 2010.

[4]滕克難. 基于多Agent艦空導(dǎo)彈協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)研究[J]. 火力與指揮控制, 2008, 33(3): 117-119.

[5]滕克難. 網(wǎng)絡(luò)化艦空導(dǎo)彈超視距協(xié)同反導(dǎo)的關(guān)鍵問題 [J]. 電光與控制, 2012, 19(12): 1-5.

[6]李向陽, 王靜潔. 美軍網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn): 在瀕海地區(qū)面臨挑戰(zhàn)[J]. 現(xiàn)代軍事, 2004(10): 40-42.

[7]周星群, 李莉. 國(guó)外海軍協(xié)同作戰(zhàn)能力(CEC)發(fā)展趨勢(shì)研究[J]. 艦船電子工程, 2002(4):2-7.

[8]施榮.國(guó)外網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)及其關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)展[J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào), 2007(2): 206-210.

[9]滕克難. 試論“協(xié)同制導(dǎo)通道”基本概念及其運(yùn)用[J]. 現(xiàn)代防御技術(shù), 2013,41(4): 56-63.

[10]J.Hopkins. The Cooperative Engagement Capability[J]. Johns Hopkins APL Technical Digest, 1995, 16(4): 377-396.

Design Method for Networked Ship-to-Air Missile Beyond Line of Sight Cooperative Anti-Missile Equipment Architecture

TENG Ke-nan, XIE Kong-shu, PENG Fei

(Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai 264001, China)

Abstract:This paper takes the development of networked ship-to-air missile beyond line of sight cooperative anti-missile operational equipment as traction, and based on the architecture of DoDAF (Department of Defense Architecture Framework) 1.5, the cooperative anti-missile operational equipment architecture is exploratory and conceptually designed by the architect software named SA(System Architect). And it is worth to mentioning that some significative methods to choice architecture framework products, to design operational views and system views, and to evaluate the designed architecture are proposed through the design process, which have important guiding meaning for realizing internetworking, interconnection, and interoperation of the whole equipment system hierarchy, and avoiding repeated construction.

Key words:networked operation; ship-to-air missile; cooperative anti-missile operation; architecture design

中圖分類號(hào):TJ762.33；E91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.02.019

作者簡(jiǎn)介：滕克難(1962-),男，山東萊州人，博士，教授，研究方向?yàn)槲淦餮b備發(fā)展論證。謝孔樹(1986-),男，碩士，工程師。

收稿日期：2015-12-03

文章編號(hào)：1673-3819(2016)02-0089-07

彭菲(1987-)，女，博士研究生。